3-2微波双极结型晶体管（3）.pdfVIP

低噪声双极晶体管 双极晶体管的噪声系数随频率的变化 1 功率双极晶体管 •定义：耗散功率大于1W的晶体管 要求：更大的电流容量以提高输出功率， 实现：增大发射极周长以及发射区和基区面 积； 代价：面积增大，增益带宽积f （特征频率） T 降低 •常用的三种电极结构 梳状结构、覆盖结构和网状结构。 2 功率双极晶体管 主要指标有： •输出功率 •功率增益 •工作类别 3 功率双极晶体管 •输出功率取决于自身的电流和电压的承受能力 •常用的几种输出功率定义 饱和输出功率 P ：指微波功率管在特定测试条件下所能获 0 得的最大输出功率。 线性输出功率 P1dB：也称为1dB增益压缩时的输出功率 定义：晶体管在小信号工作时，其功率增益保持不变， 但随着输入信号的增大，晶体管开始进入非线性区，这时功 率增益将随着输入增加而逐渐下降，当增益下降到比线性增 益低1dB时，所对应的输出功率 脉冲输出功率P ：当晶体管在脉冲工作状态下（脉冲调制 p 微波），所能获得的最大输出功率。 4 功率双极晶体管 P out P 0 1dB P 1dB 斜率G P P in 晶体管输入-输出功率曲线 5 功率双极晶体管 •功率增益：本质上取决于晶体管的f 及其动态阻抗。 T 其定义与低噪声管完全相同，不过最大输出功率 ≠最大增益，一般给出的值都与输出功率状态相对应。 •常用设计方法方法 动态阻抗法、大信号S参数法和负载牵引法 6 功率双极晶体管 •三种工作类别，即甲、乙、丙三类（也称为A、B、C三类）。 •甲类——发射结正偏，静态时维持较高的静态直流电流。 特点：增益高、噪声低、线性好， 缺点：输出功率小且效率低，其理论效率为50%，实际只有 25%～40%。 (导通时间100%，导通角360度) •乙类——发射结处于零偏压，静态时直流电流极小，在外信 号到来的正周期发射极结才能进行放大，开启功率比丙类小。 特点：与甲类相比是输出功率大，效率高，其理论最高效率可 达78%；而与丙类相比是线性好，增益高。(导通时间50%，导 通角180度) •丙类——发射结处于反向偏压，静态时没有直流电流（只有 很小的集电极反向漏电流），当外信号的正峰值到来时发射结 打开，才起放大作用。 特点：输出功率大，集电极效率高，最高理论效率可接近100%， 实际可达50%～70%； 缺点：增益低、线性差和噪声大。 •其他类—— 开关模式的D、E类组合型的F、J、H、S等。 7 异质结双极晶体管（HBT） •同质结双极晶体管——硅双极晶体管：采用同一半导体材料， 通过不同类型的掺杂形成P/N结。  材料和工艺因素影响限制频率的提高；  结构上存在不能克服的缺点，即基极电阻与发射极注入效 率间的矛盾。 若要提高发射极注入效率，保证足够的电流放大系数就 要求降低基区表面的杂质浓度，这就会使基极电阻增加，从 而使器件工作频率降低，噪